JVM面试题

1.什么是JVM的跨平台

        JVM的跨平台性是指在不同操作系统和硬件平台上都能运行相同的Java程序，而无需对程序进行修改(一次编译，到处运行)。

实现跨平台的方式主要依赖于它的工作原理。以下是详细步骤：

1. 编译源代码：Java源代码文件（.java）被编译器编译成字节码文件（.class文件）。

2. 跨平台的字节码：这些字节码文件非常特殊，它们不像其他编译语言的输出那样是特定于某种硬件的机器代码，而是一种中间代码。这使得它们可以在任何运行JVM的平台上执行。

3. JVM的解释和执行：在目标机器上，安装有JVM的环境会解释或编译执行这些字节码。在JVM内部，它可以解释字节码，或者它可以将字节码进一步编译成机器代码来提高性能。因为JVM是与平台相关的，所以它知道如何将字节码翻译成特定平台的机器代码。

        这就是JVM如何实现跨平台的方式。核心思想是Intel（或任何其他CPU）并不直接执行Java字节码，而是由JVM自己来解释和执行。这相当于为所有的平台建立了一个抽象的、统一的运行环境，使得字节码“认为”自己总是在同一个平台上运行。通过这种方式，Java程序可以在任何设备上运行，只要该设备安装了一个JVM。

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2.JVM组成

JVM由四部分组成：类加载子系统、运行时数据区、执行引擎、本地方法接口

1. 类加载子系统：

        通过类加载机制加载类的class文件，如果该类是第一次加载 (多次使用同一个类，该类已经被加载过，就不会走后面的流程了)，会执行加载、验证、解析。只负责class文件的加载，至于是否可运行，则由执行引擎决定。

类加载过程是在类加载子系统完成的：加载 --> 链接（验证 --> 准备 --> 解析） --> 初始化

2. 运行时数据区：

        在程序运行时，存储程序的内容（例如字节码、对象、参数、返回值等）。运行时数据区包括本地方法栈、虚拟机栈、方法区、堆、程序计数器。只有方法区和堆是各线程共享的进程内存区域，其他运行区都是每个线程可以独立拥有的。

1. 本地方法栈（线程私有）：存放本地方法调用过程中的栈帧。用于管理本地方法(native 方法)的调用，本地方法是C语言写的。不是所有虚拟机都支持本地方法栈，例如Hotspot虚拟机就是将本地方法栈和虚拟机栈合二为一。栈解决程序的运行问题，即程序如何执行、如何处理数据。
2. 虚拟机栈（线程私有）：存放Java方法调用过程中的栈帧。用于管理Java方法的调用，Java方法是开发时写的Java方法。
   1. 栈帧：栈帧是栈的元素，由三部分组成，即
      局部变量表（存方法参数和局部变量(对象引用及基本数据类型)）、
      （注意：对象引用 ( int类型 ) 和基本数据类型都是值类型，因此直接存储到内存中，而不是存地址再去寻址！）
      操作数栈（存方法执行过程中的中间结果，或者其他暂存数据）和
      帧数据区（存方法返回地址、线程引用等附加信息）。
3. 方法区（线程共享）：方法区和Java堆一样（但是方法区是非堆），是各个线程共享的内存区域，是用于存储已经被JVM加载的类信息、常量、静态变量、即时编译器编译后的代码等数据。对于JDK1.8时，JVM模型进行了改造，将元数据放到了本地内存，将常量池和静态变量放到了Java堆中。
   1. 方法区/永久代和元空间的关系：方法区是一个抽象概念，永久代和元空间是方法区的实现方式。
      1. 永久代/方法区(jdk1.7之前)：属于JVM方法区的内存，用来存储类的元数据，如类名、方法信息、字段信息等一些静态的数据。JDK7及之前方法区也叫永久代。缺点是内存大小固定，容易出现oom问题。可以通过-XX:PermSize设置永久代大小。永久代对象只能通过Major GC（又称Full GC）进行垃圾回收。
      2. 元空间(jdk1.8之后)：是Hotspot在JDK8引入的，用于取代永久代。
         元空间用于存储：类的元数据信息（如类名，访问修饰符，常量池，字段和方法数据等）
         元空间属于本地内存，由操作系统直接管理，不再受JVM管理。同时内存空间可以自动扩容，避免内存溢出。默认情况下元空间可以无限使用本地内存，也可以通过-XX:MetaspaceSize限制内存大小。
      3. 实例变量：无论是 JDK 1.7 还是 JDK 1.8，实例变量始终存储在堆内存中。
         静态变量：在 JDK 1.7 中，静态变量存储在方法区（永久代）中。在 JDK 1.8 中，静态变量存储在元空间中，但元空间使用的是本地内存。
4. 堆&#x